一种杆臂补偿及双天线融合定位失锁验证设备及方法与流程

本发明属于航空航天领域，具体涉及需要在地面模拟飞行器滚装状态下的杆臂补偿及双天线融合定位失锁验证设备及方法。

背景技术：

1、随着飞行器航程的不断增加，纯惯性导航不足以满足飞行器远程飞行所需要的导航精度，因此常使用惯性导航与卫星导航组合使用以提高导航精度。由于飞行器滚转易造成天线波束指向与卫星间夹角过大导致卫导接收机接收卫星信号状况不佳，因此布置双卫导天线在飞行器表面，对收星信号进行融合定位；另外，由于惯组内部加速度计安装位置相对于惯组质心存在偏移，常常引入内杆臂补偿算法消除杆臂误差带来位置、速度的影响。因此，如何测试飞行器滚转状态下内部杆臂补偿算法的正确性以及获取双卫导天线引入融合定位失锁门限成为了飞行器导航制导设计的关键。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出了一种飞行器滚转状态下杆臂补偿及双天线融合定位失锁验证方法，通过工装将惯组固定在滚筒内部，使得惯组坐标轴与滚筒轴重合，按照不同滚筒旋转角度与角速度，针对空中可能出现的飞行器滚转现象，实现了对双天线融合定位卫导接收机工作状态门限的摸底，且针对内杆臂补偿算法进行了验证，对后续飞行器导航、制导与控制设计提供有力参考。

2、一种杆臂补偿及双天线融合定位失锁验证设备，包括用于接收卫星信息的卫导天线、高频电缆、电源线缆、测试线缆、惯组、地面电源、地面测试计算机，所述惯组内包括卫导接收机、惯控单元，惯组固定在空心圆筒内，初始状态惯组x方向与滚筒轴方向同轴，y轴方向指向天；所述空心圆筒通过支架坐落于地面；一个卫导天线安装在滚筒的外表面，且法线方向指向天；另一个卫导天线安装在45度角的滚筒外表面；两个卫导天线通过高频电缆与惯组连接，地面测试计算机、地面电源分别通过测试线缆和电源线缆与惯组连接。

3、所述工作原理为：

4、通过地面测试计算机向惯组发送指令，使得惯组输出组合导航后的数据返回给地面测试计算机；这时，根据任务需求分别验证杆臂补偿算法的正确性和双卫星天线融合定位性能，通过摇动滚筒轴模拟飞行器滚转环境，记录惯组三个方向滚转下杆臂补偿后的位置、速度偏差，同时实时检测地面测试计算机，获取双卫星融合定位失锁的滚转角速度及滚转角度。

5、一种杆臂补偿及双天线融合定位失锁验证方法，包括如下步骤：

6、步骤一：首先将卫导天线和惯组通过高频电缆进行连接，地面测试计算机、地面电源分别通过测试线缆和电源线缆与惯组连接；通过地面电源给惯组上电，上电后进行惯组自检确认惯组软硬件及功能无误；通过地面测试计算机发送指令使得惯组保持组合导航输出模式，满足地面模拟测试条件；

7、步骤二：判断是否进行惯组内部杆臂补偿算法验证，若是，则进入步骤三；若否，则进入步骤五；

8、步骤三：根据任务需求，分别操作滚筒轴使惯组绕x\y\z轴摇摆；

9、步骤四：通过地面测试计算机数据观测滚筒滚转角度、角速度是否满足要求，若满足要求，则记录此时惯组输出三向位置、速度偏差，结合内部重力加速度模型进行后续算法迭代。若不满足要求，则回到步骤三；

10、步骤五：是否进行卫导接收机性能验证，若是则进入步骤六；若否，则回到步骤一，重新开始布置地面模拟测试条件；

11、步骤六：操作滚筒使得滚筒轴同轴的惯组绕x轴摇摆，并通过地面测试计算机观测双卫导天线融合输出的卫星信息，判断此时卫星是否失锁，若卫星未失锁，则继续加大幅度和角速度操作滚筒轴；若卫星失锁，则记录测试惯组输出的旋转角速度和此时天线的相对位置，此时的数据即双卫星融合定位失锁的门槛边界。

12、本发明的有益效果如下：

13、相较于传统飞行器在导航算法设计之初，未考虑实际飞行工况下飞行器滚转、云层厚薄不均对惯组输出导航精度的影响，本发明验证了惯组三轴杆臂补偿算法在动态滚转条件下对于重力加速度模型的适应性；摸底了双天线融合定位失锁情况下飞行器滚转方向角速度与角度，通过地面预先考虑和测试，不断迭代导航算法，提高飞行器动态滚转组合导航能力。

技术特征：

1.一种杆臂补偿及双天线融合定位失锁验证设备，其特征在于，包括用于接收卫星信息的卫导天线、高频电缆、电源线缆、测试线缆、惯组、地面电源、地面测试计算机，所述惯组内包括卫导接收机、惯控单元，惯组固定在空心圆筒内，初始状态惯组x方向与滚筒轴方向同轴，y轴方向指向天；所述空心圆筒通过支架坐落于地面；一个卫导天线安装在滚筒的外表面，且法线方向指向天；另一个卫导天线安装在45度角的滚筒外表面；两个卫导天线通过高频电缆与惯组连接，地面测试计算机、地面电源分别通过测试线缆和电源线缆与惯组连接。

2.根据权利要求1所述的一种杆臂补偿及双天线融合定位失锁验证设备，其特征在于，所述工作原理为：

3.一种杆臂补偿及双天线融合定位失锁验证方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明提出了一种杆臂补偿及双天线融合定位失锁验证设备及方法，通过工装将惯组固定在滚筒内部，使得惯组坐标轴与滚筒轴重合，按照不同滚筒旋转角度与角速度，针对空中可能出现的飞行器滚转、云层厚薄不均所导致双卫导天线融合后卫导接收机收星状况不佳等情况，在地面预先考虑和设计，并给出不同的测试处理方法，在保证卫导接收机正常收星的前提下，考察杆臂补偿前后对于导航精度的影响；摸底卫星信号失锁的门槛阈值，兼顾惯组控制算法的设计提高系统的可靠性，以便于飞行器实际飞行过程中，惯组能正常接收卫星信号实现组合导航策略输出预估导航精度。

技术研发人员：李金磊,王琳,徐春铃,张晶莹,李昊,巩英辉,潘明健,贾现普,黄俊凯,潘宇,付秋军,刘箭言,曹娟娟,艾炜,王医民,刘宇航,苏立超,王莉
受保护的技术使用者：北京临近空间飞行器系统工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23